플렉스 PCB: 적합한 소재 선택 방법

연성 인쇄 회로 – 용도에 맞는 올바른 소재 선택 방법

유연 인쇄 회로(FPC) 기술은 역동적인 환경에서 안정적이고 효과적인 솔루션으로 입증되었습니다. 대부분의 최신 E-CAD 도구에서 회로 설계가 지원되지만, FPC 애플리케이션에 적합한 재료를 선택하는 것은 까다로운 과정일 수 있습니다. 이 글에서는 FPC 기판, 도체, 커버레이, 표면 마감 및 보강재에 대한 재료 선택에 대해 살펴보겠습니다.

재료

기판은 플렉서블 회로 스택업의 핵심입니다. 폴리이미드(PI)와 폴리에스터(PET)는 다양한 비용과 성능을 제공하여 설계자의 요구를 충족시키기 때문에 대부분의 FPC 응용 분야에 탁월한 선택입니다.

일반적으로 PET는 대부분의 용도에 적합한 우수한 인장 강도와 두께를 가진 저렴한 소재이지만, 내열 온도가 다소 낮습니다. 납땜 시 PET 소재가 녹기 때문에 폴리에스터 플렉서블 회로에는 전도성 에폭시 페이스트를 사용하여 소자를 도체에 접착합니다. 접착 강도는 일반적으로 납땜 연결의 1/3 수준이지만, 여전히 매우 안정적이고 저렴한 조립 방식입니다. 

폴리이미드(PI)는 탁월한 가격 대비 성능 덕분에 가장 널리 사용되는 FPC 기판 소재입니다. PET와 달리 높은 내열성을 갖추고 있어 여러 번의 리플로우 공정이 가능합니다. 또한, 폴리이미드의 뛰어난 유연성은 역동적인 환경에 이상적인 소재임을 보여줍니다. 

PTFE 및 PVDF와 같은 기타 틈새 시장용 고분자 소재는 중요한 산업 및 통신 분야에서 탁월한 성능을 발휘하지만 가격이 매우 비쌉니다.

지휘자

기판의 종류에 따라 도체 선택이 결정됩니다. PET 기판은 도체 요소로 은 잉크만 사용할 수 있는 반면, 폴리이미드 및 기타 FPC 소재는 얇은 구리 호일(전기 도금(ED) 또는 압연 소둔(RA) 구리)을 사용합니다. ED 구리와 RA 구리 중에서 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 기준은 다음과 같습니다.

•  유연성 – RA 구리를 만드는 압연 공정은 잦은 사용에 더욱 적합하게 만듭니다.

굽힘.

•  신축성 – RA 구리는 약 20~45%까지 늘릴 수 있어 유연한 용도에 적합합니다.

•  전도성 – ED 구리를 만드는 전기분해 방식은 훨씬 더 우수한 전도성을 제공합니다.

높은 전류와 낮은 무게가 요구되는 용도에 이상적인 전도성을 지닙니다.

•  삽입 손실 – RA 구리의 매끄러운 표면은 고주파에 이상적인 소재입니다.

삽입 손실이 낮아 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다.

•  제조 비용 – ED 구리는 제조 공정이 적어 RA 구리보다 저렴합니다. 

커버레이

커버레이의 주요 기능은 외부 구리 호일을 부식 및 마모로부터 보호하는 것입니다. FPC의 경우, 솔리드 시트 폴리이미드 커버레이와 플렉서블 솔더 마스크 사이의 중간 형태를 고려해 볼 수 있습니다.

폴리이미드 커버레이는 기판과 동일한 유연성을 가지므로 FPC 응용 분야에 일반적으로 선호되는 소재입니다. 또한 두께 1mil당 약 3kV의 우수한 절연 전압 내성을 가지고 있어 뛰어난 절연체입니다.

연성 솔더 마스크는 기본적으로 경질 인쇄 회로 기판에 사용되는 재질과 동일하지만, 연성 인쇄 회로 기판(FPC) 용도에 맞게 연화제가 첨가된 것입니다. 커버레이보다 경도가 높으며, 내전압은 두께 1mil당 약 500V 정도로 제한됩니다. 연성 솔더 마스크의 또 다른 한계는 접착력이 약해지기 때문에 동일 영역에 보강재나 차폐층을 적용하는 데 적합하지 않다는 점입니다. 하지만 솔더 마스크 두께를 더 얇게 할 수 있기 때문에 부품 밀도가 높은 영역에서 선호됩니다.

자주 굽힘이 발생하는 부위에는 커버레이를, 미세 피치 부품이 밀집된 영역에는 플렉시블 솔더 마스크를 사용하는 것을 고려하십시오.

표면 마감

FPC(고장형 회로 기판)의 표면 마감재 선택은 설계의 수명과 부품과 패드 사이의 솔더 접합 품질에 큰 영향을 미칩니다. 아래 가이드를 참고하여 표면 마감재를 선택하십시오.  

참고: HASL은 경질 인쇄 회로 기판에 일반적으로 사용되는 표면 마감 처리 방식이지만, 적용 과정에서 고온이 발생하여 회로가 손상될 수 있으므로 FPC(고체 인쇄 회로)에는 일반적으로 사용되지 않습니다.

보강재 

ZIF(제로 삽입력) 커넥터와의 인터페이스, 납땜 부품으로 보강 영역, 납땜 접합부의 균열 방지, 열 방출 고려 등은 모두 보강재 재료를 선택할 때 중요한 고려 사항입니다.

FR-4 및 폴리이미드는 동적 응용 분야에 적합한 비용 효율적인 보강재입니다. 대형 커넥터의 응력 완화 또는 ZIF 커넥터의 최소 요구 사항을 충족하기 위한 추가 두께를 제공합니다. 또한 FR-4 및 폴리이미드는 부품 영역 또는 국부적인 굽힘 영역을 지지하는데 사용할수 있습니다.

알루미늄과 스테인리스강은 불필요한 두께 증가 없이 훨씬 뛰어난 강성을 제공하지만 가격이 더 비쌉니다. 또한 알루미늄은 열 방출 특성 때문에 사용되는 경우도 있습니다. 

결론 

플렉서블 PCB를 설계할 때 재료 선택은 매우 중요한 요소입니다. 설계에 필요한 환경, 조립 일정, 그리고 제조 공정이 재료 선택에 미칠 수 있는 영향 등을 고려해야 합니다. 비용과 성능 사이의 균형을 맞추는 것이 어려울 수 있지만, 주저하지 말고 제조업체에 문의하여 상담을 받으세요. PCBgogo의 전문가들이 맞춤형 애플리케이션에 적합한 재료를 선택할 수 있도록 도와드립니다.